目前菠蘿的采摘主要以人工為主,在整個采收作業(yè)期間內(nèi)所需的人力成本中,能夠占據(jù)到菠蘿生產(chǎn)利潤的40%。所以,為了解決上述問題,本文提出一種適用于種植田間作業(yè)的菠蘿采摘機械設(shè)備方案,并對主要的相關(guān)部件進行結(jié)構(gòu)設(shè)計與仿真分析,在緩解勞動力短缺、減輕勞動強度、提高采摘效率等方面,均有重要的發(fā)展意義和研究價值。這種菠蘿采摘機不僅能夠滿足基本的采摘要求,還在結(jié)構(gòu)設(shè)計與采摘方式上具有一定的創(chuàng)新性。主要完成的研究工作如下:1)本文查閱有關(guān)參考資料,分析了多種果園采摘機械與應用技術(shù),對菠蘿外形特征、果桿的連結(jié)力大小與所需夾持力計算等有了初步了解,提出一種關(guān)于菠蘿采摘機的設(shè)計方案與分析方法,即采用高地隙機架底盤以減少對菠蘿植株的損傷,以及選用旋轉(zhuǎn)式采摘的方式來提高采摘效率。2)基于專業(yè)軟件的方案設(shè)計和有限元仿真分析。首先完成菠蘿采摘機相關(guān)零部件的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計,包括行走裝置、采摘裝置、傳動裝置以及收集裝置等重要部分,接著運用ANSYS workbench有限元軟件,對采摘機機架與采摘裝置做相關(guān)的結(jié)構(gòu)強度分析;最后在仿真夾持過程時,通過Adams動力學軟件,對采摘裝置的關(guān)鍵零部件進行運動特性分析。3)采摘機機...

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 研究目的和意義
        1.2.1 提高采摘效率與降低成本
        1.2.2 改善采摘條件
        1.2.3 解決農(nóng)村勞動力短缺
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國內(nèi)菠蘿采摘機的研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國外采摘機械的研究現(xiàn)狀
    1.4 菠蘿采摘機存在的發(fā)展困境和研究趨勢
    1.5 研究內(nèi)容與方法
        1.5.1 研究菠蘿采摘機的采摘執(zhí)行部件
        1.5.2 采用傳送帶收集菠蘿
        1.5.3 設(shè)計適應菠蘿田間地形的機架底盤結(jié)構(gòu)
        1.5.4 完成菠蘿釆摘機的虛擬樣機設(shè)計
        1.5.5 通過專業(yè)軟件進行模擬計算分析
    1.6 課題創(chuàng)新
        1.6.1 采摘機的底盤機架使用高地隙式設(shè)計
        1.6.2 釆用仿生式采摘夾爪
    1.7 技術(shù)路線
    1.8 本章小結(jié)
2 菠蘿采摘機的總體方案設(shè)計
    2.1 菠蘿的種植模式及特征介紹
        2.1.1 菠蘿的種植模式
        2.1.2 菠蘿果實的外形特性
        2.1.3 果實與果桿的連結(jié)力物理特性測試
    2.2 總體方案設(shè)計
    2.3 設(shè)計原則與設(shè)計思路
        2.3.1 設(shè)計原則
        2.3.2 設(shè)計思路
    2.4 總體結(jié)構(gòu)
    2.5 工作原理
    2.6 基本工作參數(shù)確定
    2.7 本章小結(jié)
3 關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計與選型
    3.1 高地隙底盤的設(shè)計
        3.1.1 車架結(jié)構(gòu)的設(shè)計
        3.1.2 行走機構(gòu)的設(shè)計與選型
        3.1.3 輸出系統(tǒng)的動力設(shè)計
        3.1.4 動力傳遞系統(tǒng)的設(shè)計
    3.2 采摘裝置的設(shè)計
        3.2.1 夾爪夾持力的理論計算與分析
        3.2.2 菠蘿實體三維模型的建立
        3.2.3 菠蘿采摘爪的設(shè)計原則
        3.2.4 已研制的農(nóng)業(yè)果實采摘手類型
        3.2.5 各類型果園采摘爪的運動特征分析
        3.2.6 夾爪的構(gòu)型選擇
        3.2.7 夾爪的驅(qū)動方式與傳動設(shè)計
        3.2.8 夾爪機構(gòu)的設(shè)計與運動
        3.2.9 夾爪的運動形式選擇
    3.3 末端執(zhí)行器控制系統(tǒng)的設(shè)計
        3.3.1 壓力傳感器的選型與設(shè)計
        3.3.2 位置傳感器的選型與設(shè)計
        3.3.3 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計
        3.3.4 采摘控制流程設(shè)計
    3.4 收集部件的設(shè)計
        3.4.1 傳送帶的結(jié)構(gòu)設(shè)計
        3.4.2 傳送帶工作速度與電機選擇
        3.4.3 收集箱的設(shè)計
    3.5 經(jīng)濟效益分析
    3.6 菠蘿采摘機的裝配
    3.7 本章小結(jié)
4 機架結(jié)構(gòu)的靜動態(tài)特征分析
    4.1 有限元法的求解步驟
    4.2 有限元法概述
    4.3 機架有限元模型建立
        4.3.1 機架模型的要求
        4.3.2 材料屬性定義
        4.3.3 網(wǎng)格劃分
        4.3.4 邊界條件的施加與處理
        4.3.5 車架強度理論
    4.4 車架滿載彎曲性能分析
        4.4.1 彎曲強度分析
        4.4.2 彎曲剛度分析
    4.5 機架模態(tài)分析
    4.6 本章小節(jié)
5 采摘夾爪的結(jié)構(gòu)強度與運動特征分析
    5.1 有限元模型的建立
        5.1.1 材料屬性定義
        5.1.2 網(wǎng)格劃分
    5.2 整體結(jié)構(gòu)的靜力分析
        5.2.1 靜力理論
        5.2.2 結(jié)果分析
    5.3 菠蘿采摘夾爪的運動仿真
        5.3.1 夾爪仿真約束的建立
        5.3.2 夾爪開閉合運動的仿真分析
    5.4 菠蘿采摘爪整體結(jié)構(gòu)的運動特性分析
        5.4.1 瞬態(tài)動力學理論方程的構(gòu)建
        5.4.2 結(jié)果分析
    5.5 旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的仿真分析
    5.6 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 課題的研究工作總結(jié)
    6.2 課題的研究不足與展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表論文及科研成果
致謝



本文編號：3808464